循环队列结构
队列特点
- 队列为一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。
- 队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）线性表。
循环队列优缺点
循环队列的优点：
- 可以有效的利用资源。用数组实现队列时，如果不移动，随着数据的不断读写，会出现假满队列的情况。即尾数组已满但头数组还是空的；循环队列也是一种数组，只是它在逻辑上把数组的头和尾相连，形成循环队列，当数组尾满的时候，要判断数组头是否为空，不为空继续存放数据。
循环队列的缺点：
- 循环队列中，由于入队时尾指针向前追赶头指针；出队时头指针向前追赶尾指针，造成队空和队满时头尾指针均相等。因此，判别队列是"空"是"满"需要特殊处理 —— 判断队列为空的条件还是head == tail，但是判断队列已满的条件则是(tail+1)%size==head。
应用场景
最经典的就是类似于约瑟夫环的问题，可以使用循环队列。
Java代码实现循环队列
// 基于数组实现一个循环链表
public class CircleArrayQueue<T> {
// 定义数组用于存放数据
private T[] arr;
private int head; // 记录队列头
private int tail; // 记录队列尾
private int size; // 数组大小
// 循环链表初始化
public CircleArrayQueue(int cap){
this.arr = (T[])new Object[cap];
this.head = 0;
this.tail = 0;
this.size = cap;
}
// 入队方法
public void offer(T data){
// 判断循环队列是否已满，满了就直接return
if((tail + 1) % size == head){
return;
}
arr[tail] = data; // 向尾加入元素
tail = (tail + 1) % size; // 将尾指针后移1，考虑端点情况处理
}
// 出队方法
public T poll(){
// 循环队列为空则直接返回null
if(isEmpty()){
return null;
}
T pollData = arr[head]; // 找到出队元素
arr[head] = null; // 清除出队位置的元素
head = (head + 1) % size; // 将尾指针后移1，考虑端点情况处理
return pollData;
}
// 判断循环队列是否为空
public boolean isEmpty(){
return head == tail;
}
// 测试
public static void main(String[] args) {
CircleArrayQueue<String> arrayQueue = new CircleArrayQueue<>(5);
arrayQueue.offer("a");
arrayQueue.offer("b");
arrayQueue.offer("c");
arrayQueue.offer("d");
arrayQueue.offer("e");
arrayQueue.offer("f");
System.out.println(arrayQueue);
String poll1 = arrayQueue.poll();
System.out.println("出队元素：" + poll1);
String poll2 = arrayQueue.poll();
System.out.println("出队元素：" + poll2);
}
}
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